基于固体废弃物资源化利用的“无废城市”建设初探

李建明，王志刚，王一峰，张长伟，刘晨曦，陈 兰，孙宝洋，张平仓

(1.长江科学院 水土保持研究所，湖北 武汉 430010；2.中国科学院/教育部 水土保持与生态环境研究中心，陕西 杨凌 712100；3.中国科学院大学，北京 100049)

生态文明建设是中国特色社会主义建设的重要部分，是实现中华民族伟大复兴的有机组成部分，我们要加快转变经济增长方式，把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，方可实现可持续发展[1-2]。但无序开发造成的资源浪费、水土流失、弃土弃渣、建筑垃圾等严重破坏了生态环境。针对建筑垃圾的资源化利用已有相关研究，并取得了一定的成果，但针对弃土弃渣资源化利用的研究目前仍较薄弱。本研究从弃土弃渣及建筑废弃物的现状和资源化利用方面着手，探讨其对建设“无废城市”的响应。

1 “无废城市”的概念及初步探索

“无废城市”指的是以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为引领，通过推动形成绿色发展方式和生活方式，持续推进固体废物源头减量和资源化利用，最大限度减少填埋量，将固体废弃物环境影响降至最低的城市发展模式，也是一种先进的城市管理理念[3]。其核心是针对固体废弃物，目的是要通过从源头上减少固体废弃物产生及将已经产生或者将要产生的废弃物通过一定技术和手段资源化利用，在量上减少废弃物并减轻对环境的破坏，同时为产品生产提供新的原材料[4]。

目前，我国“无废城市”工作正处于初始阶段，需要借鉴并吸收国外先进技术及管理经验，探索适用于我国国情的“无废城市”建设的相关理念。如新加坡提出了“零废物”的最终目标，旨在通过减少固体废弃物的产生提高产品的使用寿命，通过发电将废弃物进行综合利用及减少最终的垃圾填埋量等方式，到2030年实现废物综合回收率达70%的目标[5]。我国工程院院士杜祥琬提出了“建设无废雄安新区”及“无废社会”的战略建议，指明“废物”是放错位置的资源，是可以资源化利用的。“无废社会”是指通过创新生产和生活模式、构建固体废物分类资源化利用体系等手段，动员全民参与，从源头对废物进行减量和严格分类，对产生的废物通过一定手段实现再利用，实现能源、环境、经济和社会共赢[6]。通过建设“无废社会”减轻原生资源开采利用和固体废物处理不当带来的生态环境破坏，同时解决“垃圾围城”及“垃圾困村”等现象，通过稀有金属等短缺资源的再利用，可以缓解我国资源紧张压力，同时也是实现节约资源和优化能源结构的重要手段[7]。“无废社会”的建设是在“无废城市”基础上进行的，固体废弃物资源化利用不仅符合“无废城市”“无废社会”建设理念和要求，也是促进经济绿色发展的重要途径。

2 固体废弃物定义、类别及危害

2.1 定义及类别

固体废弃物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态的物质，以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品物质[8]。固体废弃物的“废”具有时间和空间的相对性：时间方面指暂时无法加以利用，在未来将成为资源；空间方面理解为被放错位置的资源或原料。根据不同的划分标准划分为不同的类别：按照化学性质可划分为有机固体废弃物和无机固体废弃物；按污染特性可划分为一般固体废弃物、危险固体废弃物和放射性固体废弃物；按照来源可划分为工矿业固体废物、生活垃圾和其他固体废弃物；按照形态可划分为固态和半固态废弃物[9-10]。

2.2 危 害

目前，国内外对于固体废弃物的处理方式主要有焚烧和填埋，这不仅造成了相关资源的极大浪费，也给环境带来了严重的污染：一是造成土壤污染，降低土壤的分解能力，最终造成肥力与土质的降低，甚至由于含有病菌等对人体健康和生命安全造成危害；二是造成水体污染，对水生动植物产生影响，最终影响人类健康；三是造成大气污染，粉尘及有毒有害气体在空气中传播对人类及其生存环境形成严重威胁；四是对城市及乡村的环境和市容市貌造成影响[11]。目前，我国的固体废弃物对土壤、水体、空气等造成严重影响，威胁到人类健康，急需采取措施对固体废弃物进行有效处理，而资源化利用是固体废弃物处理的最佳方式。

3 固体废弃物资源化利用

随着生态文明建设持续推进，寻求绿色经济发展模式已迫在眉睫，而解决好固体废弃物的问题是恢复生态环境的重要举措，也是落实“无废城市”建设的有力手段。由于固体废弃物的来源、物质组成、可资源化利用的程度及方向等有所差异，且科学技术、科研成果转化不同，所以最优化的固体废弃物解决思路就是将其最大资源化利用。

3.1 工程弃土弃渣研究现状及利用举措

3.1.1 研究现状

工程建设会产生大量的弃土弃渣，包括矿产开采、城镇建设、公路及铁路建设，以及水利水电工程等，施工过程中有大量的挖填方活动，会严重扰动地表并破坏原有地貌及植被，如不实施有效的整治措施，会损坏压占农田影响农业耕作，扰动破坏地表增加土壤侵蚀，诱发地质灾害引起生态恶化[12]。在工程施工中，根据弃土是否可再利用分为工程产出土和工程垃圾土，其中产出土具备土壤的性质，具有良好的土工性能，可直接被利用；而垃圾土的土工性能差不能直接被利用，最终是在填埋场或者抛泥区进行废弃处理。但由于不同施工项目或同一施工项目的施工时序、土石方供需等信息未达到共享，无法及时有效利用，使得工程产出土有时成为工程垃圾土，工程垃圾土的再生利用可通过物理方法、化学方法和热处理方法来实现[13]。

针对工程弃土弃渣资源化再利用已开展试验性研究：根据工程弃土的特性，按巨粒、粗粒及细粒分类投放并制订集运方案，开展利用工程弃土制备烧结空心砌块和巨粒工程弃土制备再生骨料技术的研发，已形成了技术储备[14]。深圳市盐田区提出，从弃土的产生、收集、运输、排放到再生利用整个系统需要配套出台一系列相应的措施、办法甚至法规来实现规范化管理，进而达到资源化利用的目的[15]。在山区建设高铁、公路等进行隧道开挖时会产生大量的废弃土石方，其中石方占隧道出渣的50%～80%，碎石、片石和块石通过石料加工厂可以在路堤填料、机制砂加工、碎石加工、隧道衬砌和明洞及仰拱回填等多个方面进行利用[12,16-17]。通过开展余泥渣土资源化利用的新产品研发、定型及工艺优化等，已制作成功并大力推广了多种渣土资源化产品，包括实心砖、路面砖、种植砌块、护坡砌块、海绵城市蓄水模块等，还建立了配套产品标准[18-19]。也有提出利用建筑弃土烧制砖瓦、取土坑回填还耕、抬高田面、抗涝保收、围涂区填筑、堆山造景，并建立消纳场地，规范无法最终进行资源化利用的弃土[20]。有的针对工程施工中产生的废弃泥浆，借鉴日本的YS工法提出采用DF剂改良材料使泥浆快速固化成再生土资源，作为工程回填土、建材制作辅助原料、园林绿化工程用土[21]。对多余土石方处理的方法包括生产建设项目之间协调利用、设置弃土场、渣土消纳场及建筑垃圾资源化利用[22]。在少土山区可以通过相关技术在现场将弃土弃渣转化为可根植土，适应各种地形的需求[23]。具备良好条件的弃渣场的平台及边坡覆盖表土后，可直接纳入当地耕地或耕地后备资源开发利用进而增加耕地资源[24-25]。

3.1.2 土石方信息平台建设

工程建设产生的弃土弃渣首先应该满足项目自身的需要，尽可能完成内部调配，减少土石方的外运,但由于大多数项目无法做到土石方的完全平衡，会产生多余土石方或者需要外购等情形。因此，由政府相关部门建立统一的土石资源调配中心，将整个区域内不同建设项目对土、石方量的需求及外弃信息统一在一个平台发布，构建区域甚至整个城市的土石方信息平台，最终可实现区域或整个城市的土石方平衡，减少土石方占地及其造成的环境危害。构建土石方信息平台另一个重点是需要确定好弃渣场的选址及安全防护工作，实现临时和最终弃土弃渣体的规范化存储和管理[22,26-27]。土石方信息平台的建立需收集区域范围内在建项目的基本信息，重点包括基础施工、土石方开挖和填筑的时间节点，建立电子档案库，并搭建一个公开的土石方调配信息查询系统，使得土石方的供方和需求方能够通过该平台快速查询到购买或者销售的渠道，实现信息互通共享[28]。

土石资源调配中心建设内容有信息平台、城区土石资源流转仓储基地和规范化弃渣场三部分，其中信息平台是方便供方和需求方发布销售和购买信息，了解情况后向土石资源调配中心直接申报，实行统一调配；土石资源流转仓储基地，要科学规划，可以临时存储多余的土石资源，并在该基地根据规范和要求做好分类存储，基地需要考虑安全性问题，加强防护工作；弃渣场要高标准、规范化建设，用于存放最终确需废弃的弃土弃渣，根据弃渣场等级做好渣场安全稳定、水土流失防护和生态恢复等工作[26]。建立土石方调配信息平台是2018年在“两会”上由民进中央提出的，该提议需要建设单位、监管机构及第三方服务单位等多方共同努力，实现土石资源的区域内调配，实现资源最大化，减少因弃土弃渣造成的危害及损失，缓解目前土、石、砂资源紧缺的局面[28]。

3.2 建筑垃圾研究现状及资源化利用

3.2.1 研究现状

建筑垃圾的资源化利用在国外已有较长历史，并取得了较多的研究成果及经验。在日本，建筑垃圾被称为“建设副产物”，包括了废弃物处理法中所确定的废弃物和资源有效利用促进法中规定的再生资源两部分[29]。德国在1972年制定了废物处理法，对未处理利用的建筑垃圾按照500欧元/t标准征收处理费用，新加坡建筑垃圾再循环率已达98%，美国在1982年颁布了混凝土骨料标准，骨料生产企业生产的再生骨料占50%[30]。

目前，我国建筑垃圾资源化正处于发展阶段。江苏、河南、山东、安徽等省份也在积极加快推进建筑垃圾资源化利用研究[30]。相关研究表明，城市垃圾中的40%源于建筑废弃物[31]。根据《建筑垃圾处理行业2018年度发展报告》，我国建筑垃圾存在堆存量大、增长快、地域分布不平衡等问题，且处理手段滞后，资源化利用率总体不足10%，远低于日本及韩国的95%和欧美国家90%的利用率[32-33]。目前，深圳市提出了房屋拆除建筑物资源化利用需要提前制订综合利用的方案，构建全市房屋拆除工程信息共享机制，以EPC 模式推广装配式建筑等方法、手段推进废弃物资源化利用[31]。苏州市提出了建筑垃圾终端资源化利用的工艺流程，将建筑废弃物先破碎，然后经过磁选、风选和筛分等环节，最终实现建筑拆迁垃圾转变为再生建筑材料并用于工程建设[34]。现阶段建筑行业的发展模式是“资源—产品—垃圾”及“生产—消费—垃圾”的单向发展，急需转变为“资源-产品-再生资源”和“生产-消费-再循环”的以废旧建筑材料生产新型建材的产业链条和良性循环发展模式[35]。

3.2.2 建筑垃圾资源化意义

建筑垃圾处理行业的发展，将建筑垃圾资源化是最终的出路，建筑垃圾资源化是消化城市垃圾的有效途径，也是我国实施创新发展战略的重要措施[32]。废旧建筑材料资源化的直接结果是减少了废弃物的产量，进而减少了因废弃物占地造成的土地资源浪费，进一步减轻因建筑废弃物中的污染物排放到环境中造成的土地、水和大气污染，具有良好的生态效益。废旧建筑材料资源化能够减少建筑原材料的成本并创造经济价值，同时能够带动一批绿色产业的发展，实现优化产业结构，并创造更多的就业机会，带来一定的社会效益[35]。建筑废弃物资源化不仅能创造经济效益，而更重要的是与现阶段提倡的建设资源节约型、环境友好型的生态文明相契合，这就为实现“无废城市”提供了科学思路。借鉴已有的研究废旧建筑材料再利用策略，可以从以下4个方面着手：①合理安排施工工序，列出废弃材料清单；②减少原材料的开采；③健全法律法规和标准规范；④加强废旧建筑材料资源化利用的技术研究[36]。

3.3 固体废弃物资源化利用的方向

3.3.1 弃土弃渣资源化利用方向

工程弃土弃渣相较于其他固体废弃物而言，在物质组成、理化性质等方面具有较单一的特性，且含有的有毒有害物质较少。通过分选—破碎—固化剂等改良措施后可以成为再生利用资源。在现有的技术手段及工程实际情况下，弃土弃渣资源化利用主要包括以下几个方面：①在道路等工程中利用，可以作为道路路基、路堑等填筑材料；②利用弃土造田，修复山体建防护林，也可用于景观园区建设修建人工景点等；③经过热处理等工艺，制作成砖瓦、陶瓷等工艺制品；④优质的弃渣经过筛选可以作为混凝土骨料料源；⑤弃土掺高岭土尾矿制烧结保温砌块[37]。

3.3.2 建筑废弃物资源化利用方向

目前，废旧建筑材料资源化包括物质回收、物质交换和能量转移三个过程，建筑废弃物的利用方向根据成分及利用方向包括以下几个方面：①碎砖瓦经处理后作为砌块、墙体、路基垫层；②混凝土块采用破碎、分选等工艺后，制成再生混凝土集料、路基垫层、碎石桩、行道砖、砌块；③建筑材料中废弃的砂浆经处理后作为砌块、填料；④废旧钢铁通过磁选、清选、预热等方法进行回收、利用，废旧混凝土经破碎、清洗和分级后，按照一定比例相互配合后形成再生骨料，可替代天然骨料，加入水泥砂浆拌制混凝土；⑤建筑产生废弃木材可以重新制作成木板或采用风格独特的设计方法作为装修材料；⑥建筑污泥经处理或改良后，作为填埋土或回填土进行再利用；⑦建筑废塑料可作为再生塑料原材料、燃料等；⑧建筑沥青可再生沥青混凝土，建筑玻璃经高温熔化后也可作为路基垫层[29,35,38]。

3.4 增强固体废弃物资源化利用的建议

(1)从政策层面统筹推进。结合经济绿色发展要求及“无废城市”建设工作方案，从强化宏观管理、加强制度建设、完善政策机制、加快技术创新等方面着手，在制定城市总体规划、土地利用规划和循环经济发展规划时将建筑废弃物资源化利用纳入方案规划，最大限度地从源头上减少固体废弃物产生并提高资源化利用效率。

(2)严格落实督查问责制度，制定固体废弃物资源化利用目标考核制度。出台相关地方性的法规和规章，依法严厉打击各类固体废弃物非法转移、倾倒行为，严格落实督查问责制度。针对相关主管部门制定固体废弃物资源化利用目标考核制度，强化考核结果应用，强化地方政府主体责任和相关部门职责的落实。

(3)引入市场机制，加大政策扶持力度，培育产业发展，建立并逐步完善建筑固体废弃物资源化利用标准体系。实现固体废弃物资源化利用必须要走产业化道路，积极引入市场机制，以新技术、新材料、新理念来指导固体废弃物资源化，实现废弃资源的再利用，充分调动企业的积极性，提高固体废弃物利用产品的市场占有率，引导人们新的消费理念，促进社会向“无废城市”“无废社会”迈进。

(4)积极开展建筑垃圾综合利用工程示范，加强国际交流与合作。总结凝练现有的技术水平，积极引进国际先进理念、技术和设备，建立适合我国国情的废弃物资源化利用再生模式。总结成功经验并建立示范区，推动成果转化并推广应用，在“走出去、引进来”方面加强国际交流与合作[39-40]。

4 结 语

随着生态文明建设的持续推进，以及“无废城市”建设工作的推行，固体废弃物资源化利用已成为当前解决资源短缺、环境污染的重要途径。生态环境修复工作中的一个重要方面就是解决固体废弃物堆存问题，这也是建设“无废城市”的必然要求。本文以固体废弃物中的弃土弃渣和建筑废弃物为代表，从研究现状、资源化利用方向分析了固体废弃物资源化利用的可行性，并提出相应的举措。认为解决弃土弃渣高效利用的基础在于加快各地方建立土石方信息平台，从加强事中事后监管及惩处力度等方面强化建设单位废弃资源利用的意识；同时积极研发新方法、新材料、新技术，将废弃物资源化重新作为再生资源，形成“资源—产品—再生资源”和“生产—消费—再循环”的新型产业链条和良性循环发展模式，解决固体废弃物引起的相关问题，为资源的循环利用创造有利条件。